Уламжлалт гагнуурын технологитой харьцуулахад,лазер гагнуургагнуурын нарийвчлал, үр ашиг, найдвартай байдал, автоматжуулалт болон бусад тал дээр хосгүй давуу талуудтай. Сүүлийн жилүүдэд автомашин, эрчим хүч, электроник болон бусад салбарт хурдацтай хөгжиж байгаа бөгөөд 21-р зууны хамгийн ирээдүйтэй үйлдвэрлэлийн технологийн нэг гэж тооцогддог.
1. Давхар цацрагийн тоймлазер гагнуур
Давхар цацраглазер гагнуургэдэг нь гагнуурын зориулалтаар ижил лазерыг хоёр тусдаа гэрлийн цацраг болгон салгах оптик аргыг ашиглах, эсвэл CO2 лазер, Nd: YAG лазер болон өндөр хүчин чадалтай хагас дамжуулагч лазер гэх мэт хоёр өөр төрлийн лазерыг хослуулан ашиглах явдал юм. Бүгдийг нэгтгэж болно. Үүнийг голчлон лазер гагнуурын угсралтын нарийвчлалд дасан зохицох чадварыг шийдвэрлэх, гагнуурын процессын тогтвортой байдлыг сайжруулах, гагнуурын чанарыг сайжруулах зорилгоор санал болгосон. Давхар цацраглазер гагнуургагнуурын температурын талбарыг тохиромжтой бөгөөд уян хатан байдлаар тохируулж, цацрагийн энергийн харьцаа, цацрагийн зай, тэр ч байтугай хоёр лазер туяаны энергийн тархалтын хэв маягийг өөрчилж, түлхүүрийн нүхний оршин тогтнох хэв маяг болон хайлсан усан сан дахь шингэн металлын урсгалын хэв маягийг өөрчилж чадна. Гагнуурын процессын илүү өргөн сонголтыг санал болгодог. Энэ нь зөвхөн том давуу талуудтай төдийгүйлазер гагнуурнэвтрэлт, хурдан хурд, өндөр нарийвчлалтай боловч уламжлалт аргаар гагнахад хэцүү материал, үе мөчүүдэд тохиромжтойлазер гагнуур.
Давхар цацрагийн хувьдлазер гагнуур, бид эхлээд давхар цацрагийн лазерын хэрэгжилтийн аргуудыг хэлэлцэнэ. Иж бүрэн уран зохиолд давхар цацрагийн гагнуур хийх хоёр үндсэн арга байдгийг харуулсан: дамжуулалтын фокусжуулалт ба тусгалын фокусжуулалт. Тодруулбал, нэг нь фокусын толь болон коллиматор толь ашиглан хоёр лазерын өнцөг болон зайг тохируулах замаар хийгддэг. Нөгөө нь лазерын эх үүсвэрийг ашиглан дараа нь тусгалын толь, дамжуулагч толь болон шаантаг хэлбэртэй толь ашиглан фокуслаж хос цацраг үүсгэдэг. Эхний аргын хувьд голчлон гурван хэлбэр байдаг. Эхний хэлбэр нь хоёр лазерыг оптик шилэн кабелиар холбож, нэг коллиматор толь болон фокусын тольны доор хоёр өөр цацраг болгон хуваах явдал юм. Хоёр дахь нь хоёр лазер тус тусын гагнуурын толгойгоор дамжуулан лазер туяа гаргаж, гагнуурын толгойн орон зайн байрлалыг тохируулах замаар давхар цацраг үүсгэдэг. Гурав дахь арга нь лазер туяаг эхлээд хоёр толь 1 ба 2-оор хувааж, дараа нь тус тус хоёр фокусын толь 3 ба 4-өөр фокуслана. Хоёр фокусын толин тусгал 3 ба 4-ийн өнцгийг тохируулснаар хоёр фокусын цэгийн хоорондох байрлал болон зайг тохируулж болно. Хоёр дахь арга нь давхар цацраг үүсгэхийн тулд гэрлийг хуваах хатуу төлөвт лазер ашиглах, мөн хэтийн толь болон фокусын толиор дамжуулан өнцөг болон зайг тохируулах явдал юм. Доорх эхний мөрөнд байгаа сүүлийн хоёр зурагт CO2 лазерын спектроскопийн системийг харуулав. Хавтгай толийг шаантаг хэлбэртэй толиор сольж, фокусын толины урд байрлуулж, гэрлийг хувааж, хос цацрагтай зэрэгцээ гэрэл үүсгэдэг.
Давхар дам нурууг хэрэгжүүлэх талаар ойлгосны дараа гагнуурын зарчим, аргуудыг товч танилцуулъя.лазер гагнуурЭнэ процесст цуваа зохион байгуулалт, зэрэгцээ зохион байгуулалт болон эрлийз зохион байгуулалт гэсэн гурван нийтлэг дам нурууны зохион байгуулалт байдаг. Даавуу, өөрөөр хэлбэл гагнуурын чиглэл болон гагнуурын босоо чиглэлд хоёуланд нь зай байдаг. Зурагны сүүлийн мөрөнд үзүүлсэнчлэн, цуваа гагнуурын процессын явцад өөр өөр цэгийн зайд гарч ирдэг жижиг нүх, хайлсан цөөрмийн янз бүрийн хэлбэрийн дагуу тэдгээрийг дан хайлмал гэж хувааж болно. Цөөрөм, нийтлэг хайлсан цөөрөм, тусгаарлагдсан хайлсан цөөрөм гэсэн гурван төлөв байдаг. Ганц хайлсан цөөрөм болон тусгаарлагдсан хайлсан цөөрмийн шинж чанарууд нь дан хайлмал цөөрмийн шинж чанаруудтай төстэй.лазер гагнуур, тоон симуляцийн диаграммд үзүүлсэн шиг. Төрөл бүрийн хувьд өөр өөр процессын үр нөлөө байдаг.
1-р төрөл: Тодорхой цэгийн зайд хоёр цацрагийн түлхүүрийн нүх нь ижил хайлсан усан санд нийтлэг том түлхүүрийн нүх үүсгэдэг; 1-р төрлийн хувьд нэг гэрлийн туяаг жижиг нүх үүсгэхэд, нөгөө гэрлийн туяаг гагнуурын дулааны боловсруулалтад ашигладаг бөгөөд энэ нь өндөр нүүрстөрөгчийн ган болон хайлшин гангийн бүтцийн шинж чанарыг үр дүнтэй сайжруулж чаддаг гэж мэдээлсэн.
2-р төрөл: Ижил хайлсан усан сан дахь цэгийн зайг нэмэгдүүлж, хоёр цацрагийг хоёр бие даасан түлхүүрийн нүх болгон хувааж, хайлсан усан сангийн урсгалын хэв маягийг өөрчилнө; 2-р төрлийн хувьд түүний үүрэг нь хоёр электрон цацрагийн гагнууртай тэнцүү бөгөөд тохирох фокусын уртад гагнуурын цацрал болон жигд бус гагнуурыг багасгана.
3-р төрөл: Толбоны зайг цаашид нэмэгдүүлж, хоёр цацрагийн энергийн харьцааг өөрчлөх, ингэснээр хоёр цацрагийн нэгийг гагнуурын процессын явцад гагнуурын өмнөх эсвэл гагнуурын дараах боловсруулалтыг гүйцэтгэх дулааны эх үүсвэр болгон ашиглаж, нөгөө цацрагийг жижиг нүх гаргахад ашигладаг. 3-р төрлийн хувьд судалгаагаар хоёр цацраг нь түлхүүрийн нүх үүсгэдэг, жижиг нүх нь нурахад хялбар биш, гагнуур нь нүх гаргахад хялбар биш болохыг тогтоожээ.
2. Гагнуурын чанарт гагнуурын процессын нөлөө
Гагнуурын давхаргын үүсэлтэд цуваа цацраг-энергийн харьцааны нөлөө
Лазерын хүч 2кВт, гагнуурын хурд 45 мм/с, фокусын дефокусын хэмжээ 0мм, цацрагийн зай 3 мм байх үед RS (RS= 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) өөрчлөгдөх үед гагнуурын гадаргуугийн хэлбэр зурагт үзүүлсэн шиг байна. RS=0.50 ба 2.00 үед гагнуур илүү их хэмжээгээр хонхойж, гагнуурын ирмэг дээр илүү их цацрал үүсч, загасны хайрсны хэв маяг үүсэхгүй. Учир нь цацрагийн энергийн харьцаа хэт бага эсвэл хэт том байх үед лазерын энерги хэт төвлөрч, гагнуурын процессын явцад лазерын зүүний нүх илүү ноцтой хэлбэлзэж, уурын буцах даралт нь хайлсан цөөрмийн металлыг хайлсан цөөрөмд цацаж, цацахад хүргэдэг; хэт их дулааны оролт нь хөнгөн цагааны хайлшийн тал дахь хайлсан цөөрмийн нэвтрэлтийн гүн хэт том болж, таталцлын нөлөөн дор хонхорхой үүсгэдэг. RS=0.67 ба 1.50 үед гагнуурын гадаргуу дээрх загасны хайрсны хээ жигд, гагнуурын хэлбэр илүү үзэсгэлэнтэй бөгөөд гагнуурын гадаргуу дээр гагнуурын халуун хагарал, нүх сүв болон бусад гагнуурын согог харагдахгүй байна. Өөр өөр цацрагийн энергийн харьцаатай RS бүхий гагнуурын хөндлөн огтлолын хэлбэрүүд нь зурагт үзүүлсэн шиг байна. Гагнуурын хөндлөн огтлол нь ердийн "дарсны хундага хэлбэртэй" хэлбэртэй байгаа нь гагнуурын процессыг лазерын гүн нэвтрэлтийн гагнуурын горимд явуулж байгааг харуулж байна. RS нь хөнгөн цагаан хайлшийн талын гагнуурын P2 нэвтрэлтийн гүнд чухал нөлөө үзүүлдэг. RS=0.5 үед P2 нь 1203.2 микрон байна. Цацрагийн энергийн харьцаа RS=0.67 ба 1.5 үед P2 нь мэдэгдэхүйц буурч, тус тус 403.3 микрон ба 93.6 микрон байна. Цацрагийн энергийн харьцаа RS=2 үед холболтын хөндлөн огтлолын гагнуурын нэвтрэлтийн гүн 1151.6 микрон байна.
Гагнуурын давхаргын үүсэлтэд зэрэгцээ цацраг-энергийн харьцааны нөлөө
Лазерын хүч 2.8кВт, гагнуурын хурд 33мм/с, фокусын хэмжээ 0мм, цацрагийн зай 1мм байх үед цацрагийн энергийн харьцааг өөрчлөх замаар гагнуурын гадаргууг гарган авна (RS=0.25, 0.5, 0.67, 1.5, 2, 4). Зурагт үзүүлэв. RS=2 үед гагнуурын гадаргуу дээрх загасны хайрс хээ нь харьцангуй жигд бус байна. Бусад таван өөр цацрагийн энергийн харьцаагаар гаргаж авсан гагнуурын гадаргуу сайн хэлбэртэй бөгөөд нүх сүв, цацралт зэрэг харагдахуйц согог байхгүй. Тиймээс цуваа хос цацрагтай харьцуулахадлазер гагнуурЗэрэгцээ хос цацраг ашиглан гагнуурын гадаргуу илүү жигд, үзэсгэлэнтэй болдог. RS=0.25 үед гагнуурт бага зэрэг хонхорхой үүсдэг; цацрагийн энергийн харьцаа аажмаар нэмэгдэхэд (RS=0.5, 0.67 ба 1.5) гагнуурын гадаргуу жигд бөгөөд хонхорхой үүсэхгүй; гэсэн хэдий ч цацрагийн энергийн харьцаа цаашид нэмэгдэхэд (RS=1.50, 2.00) гагнуурын гадаргуу дээр хонхорхой үүсдэг. Цацрагийн энергийн харьцаа RS=0.25, 1.5 ба 2 үед гагнуурын хөндлөн огтлолын хэлбэр нь "дарсны шилэн хэлбэртэй"; RS=0.50, 0.67 ба 1 үед гагнуурын хөндлөн огтлолын хэлбэр нь "юүлүүр хэлбэртэй" байдаг. RS=4 үед гагнуурын ёроолд ан цав үүсээд зогсохгүй гагнуурын дунд ба доод хэсэгт зарим нүх сүв үүсдэг. RS=2 үед гагнуурын дотор том процессын нүх сүвүүд гарч ирдэг боловч ан цав үүсдэггүй. RS=0.5, 0.67 ба 1.5 үед хөнгөн цагаан хайлшин талын гагнуурын P2 нэвтрэлтийн гүн бага байх ба гагнуурын хөндлөн огтлол сайн хэлбэртэй бөгөөд гагнуурын илэрхий согог үүсэхгүй. Эдгээр нь зэрэгцээ хос цацрагтай лазер гагнуурын үед цацрагийн энергийн харьцаа нь гагнуурын нэвтрэлт болон гагнуурын согогт чухал нөлөө үзүүлдэг болохыг харуулж байна.
Зэрэгцээ дам нуруу – дам нурууны зай нь гагнуурын давхаргын үүсэлтэд үзүүлэх нөлөө
Лазерын хүч 2.8кВт, гагнуурын хурд 33мм/с, фокусын дефокусын хэмжээ 0мм, цацрагийн энергийн харьцаа RS=0.67 байх үед цацрагийн зайг (d=0.5мм, 1мм, 1.5мм, 2мм) өөрчилж, зураг дээрх шиг гагнуурын гадаргуугийн морфологийг гаргана. d=0.5мм, 1мм, 1.5мм, 2мм байх үед гагнуурын гадаргуу гөлгөр, хавтгай, хэлбэр нь үзэсгэлэнтэй; гагнуурын загасны хайрс хэлбэртэй, жигд, үзэсгэлэнтэй, харагдахуйц нүх сүв, ан цав болон бусад согог байхгүй. Тиймээс дөрвөн цацрагийн зайтай нөхцөлд гагнуурын гадаргуу сайн үүсдэг. Үүнээс гадна, d=2мм байх үед хоёр өөр гагнуур үүсдэг бөгөөд энэ нь хоёр зэрэгцээ лазер туяа нь хайлсан усан санд үйлчлэхээ больж, үр дүнтэй хос цацрагтай лазерын эрлийз гагнуур үүсгэж чадахгүй байгааг харуулж байна. Цацрагийн зай 0.5 мм байх үед гагнуур нь "юүлүүр хэлбэртэй", хөнгөн цагаан хайлшийн талын гагнуурын P2 нэвтрэлтийн гүн нь 712.9 микрон бөгөөд гагнуурын дотор хагарал, нүх сүв болон бусад согог байхгүй. Цацрагийн зай үргэлжлэн нэмэгдэхийн хэрээр хөнгөн цагаан хайлшийн талын гагнуурын P2 нэвтрэлтийн гүн мэдэгдэхүйц буурдаг. Цацрагийн зай 1 мм байх үед хөнгөн цагаан хайлшийн талын гагнуурын нэвтрэлтийн гүн нь ердөө 94.2 микрон байдаг. Цацрагийн зай цаашид нэмэгдэхийн хэрээр гагнуур нь хөнгөн цагаан хайлшийн тал дээр үр дүнтэй нэвтрэлт үүсгэдэггүй. Тиймээс цацрагийн зай 0.5 мм байх үед давхар цацрагийн рекомбинацийн нөлөө хамгийн сайн байдаг. Цацрагийн зай нэмэгдэхийн хэрээр гагнуурын дулааны оролт огцом буурч, хоёр цацрагийн лазерийн рекомбинацийн нөлөө аажмаар улам дорддог.
Гагнуурын морфологийн ялгаа нь гагнуурын процессын үед хайлсан цөөрмийн урсгал болон хөргөлтийн хатууралтын өөр өөр байдлаас үүдэлтэй юм. Тоон симуляцийн арга нь хайлсан цөөрмийн стрессийн шинжилгээг илүү ойлгомжтой болгохоос гадна туршилтын зардлыг бууруулж чадна. Доорх зурагт нэг дам нуруу, өөр өөр зохион байгуулалт, цэгийн зайтай хажуугийн хайлсан цөөрмийн өөрчлөлтийг харуулав. Гол дүгнэлтүүдэд дараахь зүйлс орно: (1) Нэг дам нуруутай үедлазер гагнуурХайлсан цөөрмийн нүхний гүн хамгийн гүн байх үед нүх нурах үзэгдэл ажиглагдаж, нүхний хана жигд бус, нүхний хананы ойролцоо урсгалын талбайн тархалт жигд бус байна; хайлсан цөөрмийн арын гадаргуу орчимд дахин урсах нь хүчтэй бөгөөд хайлсан цөөрмийн ёроолд дээшээ дахин урсах нь ажиглагдаж байна; гадаргуугийн хайлсан цөөрмийн урсгалын талбайн тархалт харьцангуй жигд бөгөөд удаан, хайлсан цөөрмийн өргөн нь гүний чиглэлд жигд бус байна. Давхар цацрагийн жижиг нүхнүүдийн хоорондох хайлсан цөөрөм дэх хананы буцах даралтаас үүдэлтэй эвдрэл үүсдэг.лазер гагнуур, мөн энэ нь үргэлж жижиг нүхнүүдийн гүний чиглэлийн дагуу оршдог. Хоёр цацрагийн хоорондох зай нэмэгдэхийн хэрээр цацрагийн энергийн нягтрал аажмаар нэг оргилоос давхар оргил төлөв рүү шилждэг. Хоёр оргилын хооронд хамгийн бага утга байдаг бөгөөд энергийн нягтрал аажмаар буурдаг. (2) Давхар цацрагийн хувьдлазер гагнуур, цэгийн зай 0-0.5 мм байх үед хайлсан усан сангийн жижиг нүхний гүн бага зэрэг буурч, хайлсан усан сангийн нийт урсгалын зан төлөв нь дан цацрагтай төстэй байдаг.лазер гагнуур; Толбоны зай 1мм-ээс дээш байх үед жижиг нүхнүүд бүрэн тусгаарлагдах бөгөөд гагнуурын явцад хоёр лазерын хооронд бараг харилцан үйлчлэл байхгүй бөгөөд энэ нь 1750Вт чадалтай хоёр дараалсан/хоёр зэрэгцээ дан цацрагтай лазер гагнууртай тэнцүү юм. Урьдчилан халаах нөлөө бараг байхгүй бөгөөд хайлсан цөөрмийн урсгалын зан төлөв нь дан цацрагтай лазер гагнуурынхтай төстэй юм. (3) Толбоны зай 0.5-1мм байх үед жижиг нүхнүүдийн хананы гадаргуу хоёр байрлалд хавтгай болж, жижиг нүхнүүдийн гүн аажмаар буурч, ёроол нь аажмаар салдаг. Жижиг нүхнүүд болон гадаргуугийн хайлсан цөөрмийн урсгалын хоорондох гажуудал 0.8мм байна. Хамгийн хүчтэй нь. Цуваа гагнуурын хувьд хайлсан цөөрмийн урт аажмаар нэмэгдэж, толбоны зай 0.8мм байх үед өргөн нь хамгийн том бөгөөд толбоны зай 0.8мм байх үед урьдчилан халаах нөлөө хамгийн тод илэрдэг. Марангони хүчний нөлөө аажмаар суларч, хайлсан цөөрмийн хоёр тал руу илүү их металл шингэн урсдаг. Хайлмал өргөний тархалтыг илүү жигд болгоно. Зэрэгцээ гагнуурын хувьд хайлсан цөөрмийн өргөн аажмаар нэмэгдэж, урт нь хамгийн ихдээ 0.8 мм байдаг боловч урьдчилан халаах нөлөө байхгүй; Марангони хүчний нөлөөгөөр гадаргуугийн ойролцоо дахин урсах нь үргэлж байдаг бөгөөд жижиг нүхний ёроолд доош чиглэсэн дахин урсах нь аажмаар алга болдог; хөндлөн огтлолын урсгалын талбар нь цуврал байдлаар хүчтэй байдаг шиг сайн биш, эвдрэл нь хайлсан цөөрмийн хоёр талын урсгалд бараг нөлөөлдөггүй бөгөөд хайлсан өргөн нь жигд бус тархсан байдаг.
Нийтэлсэн цаг: 2023 оны 10-р сарын 12
